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基于接触有限元六辊冷轧机板形控制研究

作　者: 张辉
导　师: 王勇勤
学　校: 重庆大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 板形控制 MARC 接触有限元模型 窜辊 板凸度影响率
分类号: TG333.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 251次
引　用: 1次
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内容摘要


板形是板带产品的重要质量指标,而板形控制是现代轧钢技术中的关键技术之一。为了满足现代板带生产的高质量和高生产率的需求,不仅要求板形控制具有较高的精度,而且还要有较强的在线可调性。本文分析了目前常用的板形调节技术及其装置的优缺点;通过分析和研究轧辊弹性变形理论的计算方法(如简支梁法、合成梁法、弹性基础梁法、影响函数法等),推导出了六辊冷轧机辊系弹性变形公式;利用材料力学和理论力学的相关理论知识,推导出了板带凸度的理论计算公式;利用了MSC. MENTAT/MARC的非线性接触分析处理功能,以六辊冷轧机为对象完成了板形控制模型的计算分析,建立了板带宽度、工作辊直径、中间辊直径、支承辊直径、工作辊窜辊量、中间辊窜辊量、工作辊正弯辊力和中间辊正弯辊力等因素与板凸度之间关系的8个有限元子模型;通过对固定板带宽度的计算,得出这些因素的变化对板凸度的影响规律;与此同时,对不同板宽度在某一影响因素作用下的计算,找出各因素对不同的板带宽度板凸度的影响率;利用数学工具MATLAB拟合出这些因素对固定板宽板凸度变化的影响和对不同板宽板凸度变化影响率的曲线图。本文利用有限元MSC.MENTAT/MARC的非线性接触分析计算方法,将轧辊处理为弹性接触变形体,将轧件处理成为弹塑性接触变形体,独立完成了板凸度的理论分析和有限元建模,为板形控制的研究提供了一种较为准确的算法,为生产实际操作提供了部分依据。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 课题的来源、背景及意义  8
  1.2 板形控制现状及发展概况  8-10
  1.3 主要研究内容  10-11
2 板形及板形控制基本知识简介  11-19
  2.1 板形的基本概念  11-13
    2.1.1 平直度基本概念  11-12
    2.1.2 板凸度基本概念  12-13
  2.2 板凸度与平直度之间关系研究  13-16
  2.3 常见的板形缺陷及影响因素  16-18
    2.3.1 常见的板形缺陷  16-18
    2.3.2 板形的影响因素  18
  2.4 小结  18-19
3 常见板形调节技术及装置  19-24
  3.1 引言  19-20
  3.2 常见的板形调节装置简介  20-23
    3.2.1 液压弯辊板形调节装置  20-21
    3.2.2 轧辊横移板形调节装置  21
    3.2.3 轧辊交叉板形调节装置  21-23
  3.3 小结  23-24
4 板形控制的理论分析与数学模型建立  24-37
  4.1 板凸度的理论分析基础  24-30
    4.1.1 轧辊弹性变形理论的主要计算方法  24-27
    4.1.2 六辊冷轧机的辊系变形计算  27-30
  4.2 板凸度的建模分析  30-36
    4.2.1 现有板凸度控制数学模型的分析  30-32
    4.2.2 板凸度的数学模型  32-36
  4.3 小结  36-37
5 板形控制的接触有限元计算方法研究  37-51
  5.1 引言  37
  5.2 MSC.MENTAT/MARC 有限元软件简介  37-41
    5.2.1 MSC.MENTAT/MARC 软件  37-38
    5.2.2 非线性接触分析  38-41
  5.3 板形控制有限元模型的基本求解思路  41-42
  5.4 MSC.MENTAT/MARC 模型中的主要参数  42-44
  5.5 基本板中心凸度c_0 的计算  44-49
    5.5.1 几何实体模型的建立  44
    5.5.2 网格的划分  44-45
    5.5.3 模型施加边界条件  45-46
    5.5.4 模型的求解  46-47
    5.5.5 模型的后处理  47-49
  5.6 三种模型的比较  49-50
  5.7 小结  50-51
6 板凸度影响因素研究  51-63
  6.1 板带宽度对板凸度的影响  51-53
  6.2 工作辊直径对板凸度的影响  53-54
  6.3 中间辊直径对板凸度的影响  54-56
  6.4 支撑辊直径对板凸度的影响  56-57
  6.5 工作辊窜辊量对板凸度的影响  57-59
  6.6 中间辊窜辊量对板凸度的影响  59-60
  6.7 工作辊正弯辊力对板凸度的影响  60-61
  6.8 中间辊正弯辊力对板凸度的影响  61-62
  6.9 小结  62-63
7 结论  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
附录  68

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 轧制 > 轧钢机械设备 > 板材轧机与带材轧机 > 冷轧薄板、带材轧机
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